Question

可逆反應 N₂+H₂?2NH₃ 是一個放熱反應．有甲、乙兩個完全相同的容器，向甲容器中加入1mol N₂和3mol H₂，在一定條件下，達平衡時放出的熱量為Q₁；在相同條件下，向乙容器加入2mol NH₃，達平衡時，吸收的熱量為Q₂．已知Q₂=4Q₁，則甲容器中，H₂的轉化率為（　�。�

A．20%

B．25%

C．75%

D．80%

Answer 1

由于1molN₂和3molH₂完全反應可以生成2molNH₃，所以甲乙兩個體系的平衡狀態(tài)是一樣的，即三種氣體的濃度完全相同，對于同一可逆反應，相同條件下，正反應的反應熱與逆反應的反應熱，數值相等，符號相反．N₂和H₂完全反應時放熱Q，則NH₃完全分解時吸熱也是Q，
假設甲容器中的參加反應的氮氣的物質的量為xmol，所以：
對于甲容器：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-QkJ/mol
起始（mol）：1      3        0
變化（mol）：x      3x       2x
平衡（mol）：1-x    3-3x     2x
所以Q₁=xQkJ，
乙容器反應混合物各組分的物質的量也是為N₂（1-x ）mol、H₂（3-3x ）mol、NH₃2xmol，所以分解的NH₃的物質的量為（2-2x）mol，
對于乙容器：2NH₃（g）?N₂（g）+3H₂（g）△H=+QkJ/mol，故吸收的熱量Q₂=

2-2x

2

QkJ=（1-x）QkJ，
所以（1-x）Q=4xQ，解得x=0.2，所以H₂的轉化率為

0.2mol×3

3mol

=20%，
故選A．